UNIVERZITET U SARAJEVU

FAKULTET ZA SAOBRAĆAJ I KOMUNIKACIJE

ODSJEK: SAOBRAĆAJSMJER: CESTOVNI SAOBRAĆAJPREDMET: DIJAGNOSTIKA I ODRŽAVANJE CESTOVNIH VOZILA

Održavanje sistema za hlađenje motora sus

-Seminarski rad -

Kandidat:

Mentor : Kenan Osmanspahić

V. Prof. Dr. Osman Lindov Broj indeksa: 6240

Asistent:

v.asist.Mr.Sci.Adnan Omerhodžić

Sarajevo, Mart 2013. god

SADRŽAJ

Uvod ..........................................................................................................................................3

Zadaci i karakteristike sistema za hlađenje motora sus..............................................................4

Sistem za hlađenje motora tečnošću...........................................................................................7

Elementi sistema za hlađenje motora tečnošću..........................................................................8

Osnovni parametri sistema za hlađenje motora tečnošću.........................................................15

Sistem za hlađenje motora zrakom...........................................................................................18

Upoređivanje vodenog i zračnog sistema hlađenja motora......................................................20

Zaključak..................................................................................................................................21

Literatura..................................................................................................................................22

2

U V O D

Za vrijeme rada motora dolazi do sagorjevanja radne smješe, pri čemu se razvija toplota i vrši pritisak na čelo klipa i tako se ona pretvara u mehanički rad. Nastala toplota se djelimično prenosi na zidove cilindra, cilindarsku glavu, ventile, klipove i druge djelove. U prostoru za sagorjevanje temperature može dostići vrijednost 2000˚ C - 2500˚ C, na izduvnom ventilu oko 700˚ C - 900˚ C, na usisnom oko 550˚ C itd.

Sa toplih mjesta u motoru toplotu je potrebno odvesti, što je i uslov za normalan radmotora, 30% energije se odvodi hlađenjem. Uloga hlađenja je značajna i sa aspekta boljeg punjenja cilindra radnom smješom kod benzinskih motora, odnosno vazduhom kod dizel motora. Prema tome, zadatak sistema za hlađenje je da odvede suvišnu toplotu, što je ineophodno za normalan rad motora.

Uzmemo li u obzir da se u unutrašnjosti cilindra prilikom izgaranja smješe goriva i zraka razvije temperature od oko 2200˚ C,jasno je da bi se bez nekog sistema hlađenja,motor ubrzo počeo raspadati, a njegovi djelovi deformisati i/ili čak topiti.Kako se samo stjenka cilindra ne smije zagrijavati na više os 260˚ C, kada nastupi ulja i drastično pada njegova sposobnost podmazivanja,stvorenu je toplotu nekako odvesti.

1Zašto je ovo bitno ?U svakodnevnoj eksploataciji vozila mogući su:• Problemi nastali korišćenjem nekvalitetnih goriva ulja nekvalitetnih goriva, ulja, rashladnih tečnosti.• Posledice koje nastaju su trenutnog ili trajnog karaktera i značajno utiču na: - funkcionalnost sistema, - eklslspoataciju vozila,- troškove održavanja.

Zato za odvođenje toplote u većini današnjih automobilskih motora brine rashladna tečnost.U prosjeku, ovom se metodom odvodi oko 1/3 ukupne količine toplote proizvedene u komori za izgaranje.No osim hlađenja rashladni sistem ima još dvije uloge. Prva prema značaju svakako je ona u kojoj ovaj sistem brine za održavanje ispravne radne temperature motora, dok drugi zadatak omogućava grijanje putničke kabine

1 http://www.wurth.rs/prezentacije/Novi%20program%20aditiva.pdf

3

1. ZADACI I KARAKTERISTIKE SISTEMA ZA HLAĐENJE MOTORA SUS

Od toplotne energije nastale u motorima sa unutrašnjim sagorjevanjem samo se jedna četvrtina pretvori u koristan rad.Preostalu toplotu treba odvesti i to tako da se nijedan dio motora ne pregrije.Pri vazdušnom hlađenju vjetar u toku vožnje ili zrak koji pokreće ventilator struji oko rashladnih rebara na vanjskoj strani glave i cilindra.Pri hlađenju tekućinom su stjenke motora oplakivane rashladnim sredstvom, a to je obično voda sa raznim dodatcima. Glavni sastavni djelovi savremenog hlađenja vodom su:

vodeni prostori koji okružuju vruće djelove motora hladnjak,koji toplinu rashladne vode predaje zraku, ventilator,koji pokreće zračnu struju kroz hladnjak, vezne cjevi,koje na gornjoj i donjoj strani vezuju hladnjak s motorom i sastavljaju

kružno strujanje vode pumpa za vodu koja ubrzava kružno proticanje vode, termostat na izlazu rashladne vode iz motora,koji zatvara ili prigušuje protok - vode

kroz hladnjak, dok motor ne razvije radnu temperaturu.

Kada je temperature na stjenkama cilindra niža od 60˚ C, nastaje kondezacija i korozija, i stoga termostat prekida ili prigušuje kruženje vode da se motor brže zagrije. Nepropusni čep na otvoru za punjenje hladnjaka omogućava zagrijavanje vode za hlađenje iznad 100˚ C.Osim toga , spreč ava nastajanje parnih mjehura u blizini prostora za izgaranje.Parni mjehuri bi mogli uzrokovati pregrijavanje motora na nekim mjestima,uslijed čega bi se mogla deformisati glava i blok motora, a mogli bi se oštetiti i klipovi.

Motor ima najugodniju radnu temperaturu kad bez obzira na broj obrtaja okreta temperature rashladne vode u blizini termostata iznosi 80˚ do 85˚ C.Događa se ipak da se motor pregrije;obično zbog manjka vode u rashladnom sistemu, a i iz drugih uzroka.Obično su čepovi otvora za punjenje izrađeni za predpritisak 0.5 bara(atm.).tako da rashladna voda na nadmorskoj visina 0 m ne provri do 112˚C. Na svakih 300 metara nadmorske visine vrelište vode se snizi za 1.1˚ C.Shema rashladnog sistema: (preuzeto sa : http://www.autoservis-meic.hr)

Slika 1 Slika 2

4

Danas se najčešće primjenjuju sistemi indirektnog hlađenja ili hlađenje tečnostima. Ovakvo hlađenje ima prednosti u odnosu na indirektno hlađenje zbog mogućnosti sprečavnja lokalnih pregrijavanja motora, kao i održavanja toplotnog režima, koji je jako bitan za ukupno iskorištenje motora. U zavisnosti od rashladnog medijuma ( voda ili zrak ) razlikuju se:

sistem za hlađenje sa tečnošću i sistem za hlađenje vazduhom

Prema načinu upotrebe sredstva za hlađenje, instalacije mogu biti: protočne instalacije sa cirkulacijom.

Protočne instalacije za hlađenjeAko se rashladno sredstvo poslije upotrebe odbacuje. Ove instalacije se primjenjuju u

slučaju, kada sredstvo za hlađenje stoji na raspoloženju u neograničenoj količini (kao npr. morska voda za brodske motore, zrak kod zračnog hlađenja, riječna ili jezerska voda za stabilne motore u termoenergetskim postrojenjima i slično). Poseban problem pri ovom hlađenju je što je teško da se u motoru stalno reguliše radna temperatura.

Slika 3 shema protocne instalacije2

2 Slika preuzeta sa http://ebookbrowse.com/13-hladjenje-motora-i-motorna-ulja-pdf-d261254661

5

Instalacije sa cirkulacijomKada stanovita količina sredstva za hlađenje cirkuliše u kružnom sistemu. Poslije

zagrijavanja u motoru sredstvo za hlađenje se hladi u hladnjaku (sekundarni sistem: voda – zrak, voda – voda) i ponovno se vraća u motor. Po načinu ostvarenja cirkulacije, instalacija može da radi na principu prirodne konvekcije ili sa prinudnom cirkulacijom pomoću pumpe za tečnost.3

Slika 4 shema cirkulacione instalacije4

3 Ivan Filipović; Cestovna vozila; Fakultet za saobraćaj i komunikacije; Sarajevo 2002.god; str. 227

4 Slika preuzeta sa http://ebookbrowse.com/13-hladjenje-motora-i-motorna-ulja-pdf-d261254661

6

1.1 SISTEM ZA HLAĐENJE MOTORA TEČNOŠĆU

Sistem vodenog hlađenja bazira se na principu postojanja posrednika u prenosu toplote, a pošto je kod rashladne tekućine, koja je u ovom slučaju posrednik i prenosi toplotu, najzastupljenija voda, sistem je nazvan vodeno hlađenje. Princip rada motora podrazumijeva izgaranje goriva i pretvaranje hemijske energije goriva u mehanički rad. Pri tome nastaje toplota koju trebamo odvoditi u okolinu da bi se osiguralo da motor može da radi u uslovima optimalne radne temperature. Prilikom konstrukcije motora vodi se računa o eventualnoj optimalnoj radnoj temperaturi motora koja ne smije biti veća od temperature ključanja planiranog rashladnog fluida, a ni blizu te temperature (kad rashladna tečnost proključa). U zavisnosti od toga planiraju se materijali za izradu dijelova, sredstva za podmazivanje, dimenzionišu se elementi motora, praktično konstruiše se motor. Poželjno je da motor što prije postigne optimalnu radnu temperaturu i da je zadržava. Rashladna tekućina kruži kroz motor i na sebe preuzima toplotu koju treba odvesti u okolinu. Prenos toplote okolini se odvija kroz hladnjak na prednjem dijelu vozila.

Zbog konstrukcije hladnjaka sa puno površina preko kojih struji zrak, toplota ugrijane tekućine iz hladnjaka se na taj način predaje zraku koji opstrujava kanale hladnjaka i krilca koja su tu da bi povećala površinu kojom se predaje toplota okolini. Međutim, rashladna tekućina ne dolazi odmah po startovanju motora u hladnjak, tačnije ne dolazi odmah do strujanja rashladne tekućine kroz cijeli sistem. Do strujanja kroz cijeli sistem dolazi nakon što rashladna tekućina dostigne radnu temperaturu motora (obično oko 90 do 95 stepeni Celzijusa). Strujanje rashladne tekućine je spriječeno upravo da bi se omogućilo dostizanje radne temperature. Tada elemenat koji se zove termostat, a ustvari predstavlja ventil koji se otvara u zavisnosti od temperature, omogući prolaz rashladnoj tekućini u hladnjak i opstrujavanje kroz cijeli sistem. Ukoliko se ovaj element pokvari, pa ne dolazi do njegovog otvaranja, rashladna tekućina u sistemu se pregrijava i doći će do pregrijavanja motora. Posljedice koje mogu nastati su trajno uništavanje motora ili nekih od njegovih najvažnijih elemenata. Stoga je vrlo bitno da se tokom vožnje pogleda i kazaljka koja pokazuje temperaturu rashladne tekućine, jer se tako na vrijeme može preduprijediti eventualna havarija. (1 remenica vodene pumpe, 2 topli i hladni vod, 3 vodena pumpa, 4 priključci na hladnjaku, 5 termostat, 6 termo prekidač)

Slika 55 shema sistema za hlađenje motora sus tečnošću

5 Slika preuzeta sa http://www.autoservis-meic.hr/savjeti?proizvodac=&submit=trazi&start=840

7

Slika 6 - kontrolno – merni uredjaj na kontrolnoj tabli vozila (desno) i senzor koji očitava temperaturu (lijevo)6

1.2. ELEMENTI SISTEMA ZA HLAĐENJE MOTORA TEČNOŠĆU

U elemente sistema za hlađenje motora sa tečnošću ubrajamo:

pumpa za vodu, hladnjak za vodu, termostat i ventilator.

1.2.1. Pumpa za vodu

Pumpa za vodu se obično ugrađuje ispred bloka motora, a pokreće je koljenasto vratilo pomoću klinastog remena. Na drugoj strani pogonskog vratila pumpe je obično pričvršćen i ventilator, osim u slučajevima kad ventilator ima vlastiti (električni) pogon.Pumpa usisava vodu iz donje komore hladnjaka u vodne prostore motora, gdje voda oduzima toplinu s vrućih dijelova motora i zagrijana otiče u gornju komoru hladnjaka. Rashladna voda po potrebi zagrijava unutrašnjost automobila, a u nekim automobilima i usisni razvodnik motora. Dio rashladne vode namijenjen grijanju otiče iz vodnih prostora glave motora u izmjenjivač topline grijanja, gdje toplinu predaje zraku za zagrijavanje unutrašnjosti.Na vratilu pumpe za vodu je lopatasti rotor s malo zasvodenim lopaticama. Voda ulazi u blizini pogonskog vratila, a lopatice je usmjeravaju u vodne prostore motora. Klizno brtvilo na vratilu spriječava izlaženje rashladne vode. Kada je strujanje rashladne tekućine zatvoreno termostatom, pumpa ubrzava samo kruženje vode u samom motoru.7

6 Slika preuzeta sa http://www.rx7club.com/2nd-generation-specific-1986-1992-17/where-tap-water-temp-gauge-137824/7 Ivan Bizjak; Knjiga o autu; Založba mladinska knjiga Ljubljana 1978.god; str. 69

8

Slika 78 – presjek pumpe za vodu i prikaz toka rashladne tekućine

1.2.2. Hladnjak za vodu

Zadatak hladnjaka je da toplinu koju voda donosi iz motora, prenosi u atmosferu. Hladnjak je sastavljen od gornje i dojnje vodene komore između kojih je rashladni blok izrađen od cijevi s tankim stijenkama.

Rashladna voda prolazi iz motora pokraj termostata i ulazi u gornju vodnu komoru, pa teče prema dole kroz rashladni blok gdje predaje toplinu i iz dojnje vodne komore vraća se u motor.

Cijevi u rashladnom bloku su okružene limenim rebrima da bi se povećala površina s koje se oduzima toplota.

Kod nekih hladnjaka je između razine rashladne vode i poklopca u gornjoj komori prazan prostor da bi se topla voda mogla raširiti. Suvišna voda (ili para) izlazi van po prelivnoj cijevi.

U posljednje vrijeme u gotovo svim automobilskim hladnjacima je prelivna cjevčica provedena u posudu za izjednačavanje, iz koje voda pri hlađenju može teći ponovno u hladnjak. Kažemo da automobil ima zatvoren sistem za hlađenje. Budući da se u takvom sistemu rashladna voda praktično ne gubi, sistem se već u tvornici napuni rashladnom tekućinom koja je mješavina vode i sredstva protiv zamrzavanja i korozije.

Cjevi hladnjaka kroz koje prolazi tečnost za hlađenje su najčešće izrađeni od bakra i mesinga jer su otporne na koroziju. Hladnjak je za motor povezan preko elastičnih cijevi.

8 Slika preuzeta : Ivan Bizjak; Knjiga o autu; Založba mladinska knjiga Ljubljana 1978.god; str. 69

9

Slika 8 – sistem hlađenja rashladne tekućine

1.2.3. Termostat

Termostat ( sl. 9 ) služi da se voda, odnosno motor što prije zagrije na radnu temperaturu i da tu temperaturu održi tokom eksploatacije. Položaj termostata u instalaciji za hlađenje prikazan je na sl. 9. Termostat je postavljen u potisnoj cijevi. Djelovanje termostata bazira se na promjeni dužine mijeha koji je ispunjen lakoisparljivom tečnošću. Kad temperatura vode poraste tečnost u mijehu počinje da isparava i njegova se dužina povećava. Na slici 9 data su dva slučaja otvorenog i zatvorenog termostata.

Kad je motor hladan, termostat zatvara ili ograničava protok rashladne vode iz motora u hladnjak. Upotrebljavaju se dvije vrste termostata:

Rijeđi je termostat koji se izrađuje kao zatvorena kutija u obliku harmonike. U njemu je zatvorena tečnost sa niskom tačkom ključanja. Kada tečnost za hlađenje zagrije tečnost u termostatu dolazi do širenja kutije (tijela) termostata, odnosno harmonike termostata i tako se otvori ventil. Danas se najviše upotrebljava voštani termostat od limene kutije napunjene voskom. U vosku je u gumenoj membrani mali klip u obliku olovčice. Dok je motor hladan, ventil zatvara protok vode u hladnjak. A kad se vosak zagrije, rastopi se i rastegne, potisne kutiju prema dole i ventil se otvori. Uloga termostata je da omoguci odlazak tecnosti iz motora u hladnjak kada temperatura dostigne oko 80 oC. Termostat je u stvari kontrolni ventil upravljan temperaturom rashladne tecnosti. Njegov posao je da pomogne motoru da se brže zagrije što se postiže preusmjeravanjem toka rashladne tečnosti.

10

Slika 9. Rad termostata u sistemu za hlađenje vodom

a) Ventil termostata otvoren b) Ventil termostata zatvoren

1 - veza sa motorom, 2 - termostat zatvoren, 3 - konusna površina za zatvaranje tj. otvaranje termostata, 4 - tijelo u kome se nalazi odgovarajući fluid

Slika 10. Položaj ventila termostata

11

Ventil termostata u zavisnosti od temperature vode u bloku motora propušta vodu prema hladnjaku ili je propušta prema vodenoj pumpi pa ponovo u blok motora. U zavisnosti od regulacije termostata uspostavlja se cirkulacija pumpa – termostat – blok motora – pumpa (“kratki tok”) ili pumpa – motor – hladnjak – pumpa (“Dugi tok”). Pri temperaturi vode nižoj od unaprijed definisane, ventil termostata je zatvoren (sl. 9) i voda kroz prelivni kanal cirkuliše po “kratkom toku” – unutar motora ne prolazeći kroz hladnjak. Kada je termostat u ovom položaju motor brzo dostiže radnu temperaturu. Kad je temperatura vode porasla lakoisparljiva tečnost u mijehu isparava, mijeh povećava svoju dužinu i ventil termostata se otvara uspostavljajući djelimično cirkulaciju vode i kroz hladnjak. Kada je ventil potpuno otvoren najveći dio vode ide iz motora ka hladnjaku (“dugi tok”) dok ostali dio vode cirkuliše po “kratkom toku”.

TermometarU bloku motora  nalazi se davač temperature sa bimetalnim kontaktom koji mjeri temperaturu tečnosti za hlađenje. Na slici kontrolno – mjerni uređaj na kontrolnoj tabli vozila, informacije koje prikazuje su od termometra.Ukoliko nema tečnosti za hlađenje, iscurila je, ovaj mjerni uređaj će biti neupotrebljiv ili će davti lažnu sliku zagrijanosti motora,sto moze dovesti do uništenja motora.

1 – cilindarski blok,

2 – izolator,

3 – tečnost,

4 – bimetalna ploča sa

kontaktom i navojem, 5 – nepomični nosač

kontakta.

Slika 11. Sistem za registrovanje temperature

U bloku motora (1) nalazi se davač temperature (2) sa bimetalnim kontaktom (4 i 5). Automat se nalazi u bloku motora, koji je istovremeno jedan pol, a drugi pol je obezbjeđen preko zavrtnja (6) koji je povezan sa pozitivnim polom akumulatora. Kada se motor zagrije, tečnost (3) se zagrije i toplota se prenosi preko tijela automata na bimetalne kontakte i zahvaljujući različitoj provodljivosti tih kontakata, stvara se elektromagnetna indukcija, radi čega se kontakti spajaju tj. Zatvara se strujno kolo.9

9 http://auto.web1000.com/nacin_hladjenja.htm

12

1.2.4. Ventilator

Poznato je da sistem za hlađenje mora zadovoljiti uslov da intenzitet hlađenja ne smije zavisiti od brzine vožnje kako bi pod svim eksploatacionim uslovima bilo osigurano optimalno

temperaturno stanje motora.

Pri punoj snazi koju motor vozila razvija na usponu, brzina vožnje je mala ali je toplotno opterećenje motora visoko, pa je neophodno da sistem za hlađenje odvede veliku količinu toplote od rashladne vode. Ovu količinu toplote moguće je odvesti samo veoma intenzivnim strujanjem zraka oko cjevčica hladnjaka. Prema tome intenzitet strujanja zraka koji odvodi toplotu sa hladnjaka mora zavisiti od opterećenja motora a ne od brzine vožnje. Primjena ventilatora sa automatskom regulacijom količine zraka – zavisno od temperature motora – omogućava da se zadovolji

pomenuti uslov. Najčešće je u primjeni regulacija broja obrtaja ventilatora pomoću elektromagnetne spojnice čije se uključivanje vrši pod uticajem toplotnog prekidača koji je na pogodnom mjestu postavljen u rashladni medij.

1.2.5 Princip održavanja sistema za hlađenje tečnošću

Održavanje sistema za hlađenje tečnošću jako je bitno. U praksi većina vozača ne obraćaju pažnju na ispravnost sistema za hlađenje što dovodi do ogromnih štetnih posljedica na pogonski agregat – motor automobila.

Najveći neprijatelj sistemu hlađenja je prvenstveno kamenac i korozija. Kamenac dovodi do zagušenja i začepljena samog sistema, što dovodi do otežanog cirkulisanja rashladne tekućine, što u krajnjem rezultira pregrijavanjem pogonskog agregata - motora na vozilu, koje itekako skraćuje sam vijek pogonskog agregata – motora, utiče na smanjenje performansi motora, zamora materijala, itd.

Pored kamenca, u velikoj mjeri i hrđa utiče na ispravnost sistema za hlađenje. Hrđa se stvara na sastavima fleksibilnih crijeva i hladnjaka, zatim na sastavima vodene pumpe kao i u samom motoru sto izaziva ogromne negativne posljedice na sam motor.

Da bi se spriječile takve pojave, preporučuje se korištenje destilovane vode kao rashladne tekućine, zatim mnoštva aditiva kao što su g12 tečnost, antifriz, permant itd itd. Navedene tečnosti u sebi imaju aditive koji spriječavaju stvaranje kamenca i hrđe na sistemu za hlađenje i na taj način osiguravaju odličan protok tečnosti kroz cjelokupan sistem za hlađenje, bolje održavanje radne temeprature tekućine, brže zagrijavanje i hlađenje same tekućine.

Preporučuje se inspekcija sistema za hlađenje motorom bar dva puta u toku godine, prije zimske sezone kada je potrebno prekontrolisati tekućinu da ne bi došlo do smrzavanja iste, kao i prije ljetne sezone kako bi se provjerio sam nivo rashladne tekućine i ispravnost cjelokupnog sistema za hlađenje.

13

1.3. OSNOVNI PARAMETRI SISTEMA ZA HLADENJE SISTEMA TEČNOŠĆU

Količina tečnosti koja je potrebna za hlađenje motora dobije se iz količine toplote koja se mora odvesti od motora sistemom hlađenja pomoću tečnosti. Da bi se odredio karakter iskorištenja dovedene toplote i analizirali toplotni gubitci, potrebno je napraviti toplotni bilans motora, na osnovu kojeg ćemo izračunati količinu toplote potrebne za hlađenje motora. U tom cilju, određuju se pojedine komponente odvedene toplote, u zavisnosti od radnih parametara, koji su karakteristični za uslove eksploatacije.

Izraz za toplotni bilans se može napisati kao:

Q1 = Qe + Qv + Qr + Qz

Qe – toplota ekvivalentna efektivno ostvarenom radu

Qv – toplota odvedena hlađenjem u okolinu

Qr – toplota odvedena izduvnim gasovima

Qz – toplota odvedena zračenjem ili na neki drugi način koji nije unaprijed obuhvaćen10

Toplotni bilans dat jednačinom može se prikazati dijagramski na slici, uz običajne procente:

10 Ivan Filipović; Cestovna vozila; Fakultet za saobraćaj i komunikacije; Sarajevo 2002.god; str. 95

14

Slika 12. Dijagram toplotnog bilansa ( Senkey – ev dijagram )

Toplota koja je odvedena sredstvom za hlađenjem, iz koje se dobije količina tečnosti potrebna za hlađenje motora, predstavljena je izrazom:

Qv = mv c ( Tiz – Tul )

qv=Q v

Q1

⋅100

gdje je:

mv – protok rashladnog fluida

c – specifična toplota rashladnog fluida

Tiz, Tul – temperatura rashladnog fluida na izlazu i ulazu u motor

Dakle, količina tečnosti potrebna za hlađenje motora dobije se iz izraza:

Q = Pe ge H a = mv c ρ ( Tiz – Tul ) [KJ/h]

gdje je:

Pe – efektivna snaga motora [KW]

ge – specifična potrošnja goriva [kg/kWh]

H – srednja toplotna vrijednost goriva [KJ/kg]

a – faktor odvođenja toplote tečnošću

ρ – gustina tečnosti za hlađenje

Tiz – Tul = ΔT – temperaturna razlikatečnosti za hlađenje na izlazu i ulazu u motor

c – specifična toplota rashladnog fluida

15

Iz predhodnog odnosa može se izračunati protok rashladne tečnosti motora, prema izrazu:

mv=Pe⋅ge⋅H⋅a

ρ⋅c⋅(T iz−T ul )

Dio toplote razvijene u motoru Q = Pe ge H a koji se odvodi hlađenjem mora biti jednak toploti koja se preko hladnjaka odvodi na okolni zrak.

Q = Pe ge H a = Ah b ΔT 3600

gdje je:

Ah – ukuona površina hlađenja tj. prelaza toplote sa vode koja dolazi hladnjak na

okolni vazduh: u m2

b – koeficijent prelaza toplote od vode preko metalnih stijenki hladnjaka na rashladni

vazduh u kW/m2K

ΔT – srednja temperaturna razlika između vode i zraka za hlađenje

Iz predhodnog izraza proizilazi ukupna površina hlađenja:

Ah=Pe⋅ge⋅H⋅a

3600⋅b⋅ΔT[m2 ]

Toplota koju treba odvesti iz hladnjaka na okolni vazduh u jednom satu proizilazi iz:

Q=ρv⋅c p⋅vvaz⋅ΔT

16

Dakle, količina zraka za hlađenje hladnjaka je:

vvaz=Q

ρv⋅c p⋅ΔT[m3 /h ]

gdje je:

ρv – gustoća vazduha iza ventilatora ( ≈ 1 kg/m3 )

cp – specifična toplota rashladnog zraka ( 1 kJ/kgK )

ΔT – temperaturna razlika ispred i iza hladnjaka11

1.4. SISTEM ZA HLAĐENJE MOTORA ZRAKOM

Sistem za hlađenje pogonskog motora zrakom se sve manje koristi, ali još uvijek ima automobila sa vazdušnim hlađenjem motora. Prednosti su jednostavnija i jeftinija izrada i jednostavno održavanje. Kod ovakvog hlađenja neželjena toplota se prenosi na okolinu strujanjem zraka preko površina koje se nalaze blizu izvora nastajanja toplote (kod SUS motora to su cilindri). Veća površina znači i bolje odvođenje toplote sa motora, a dimenzioniše se da se u nekim normalnim zamišljenim uslovima obezbijedi da motor radi na optimalnoj radnoj temperaturi. Krilca i žlijebovi su normalni na ovakvim hladnjacima, jer imaju veću površinu za predaju toplote zraku koji ih opstrujava. Kretanjem vozila, zrak struji po tim površinama i preuzima dio toplote na sebe. Stajanje ili sporo strujanje zraka uzrokuje slabije hlađenje, baš kao i nečistoće na rasipnim površinama. U zavisnosti od temperature okoline zavisi i hlađenje, što znači da u uslovima ekstremnijih hladnoća motor teško postiže optimalnu radnu temperaturu, a u toplijim uslovima hlađenje motora je otežano. Ugradnjom ventilatora može se ostvariti prisilna cirkulacija zraka i na taj način poboljšati hlađenje. Rasipne površine se prave od materijala koji je dobar provodnik toplote.12

Kod zračnog hlađenja toplota se odvodi sa spoljnih zidova glave i košuljice cilindra direktno na struju zraka. U cilju boljeg prenosa toplote, spoljne površine hlađenih dijelova motora vještački se povećavaju orebrenjem. Ipak može da se smatra da je odvođenje toplote kod hlađenja zraka u prosjeku za 10 – 18% manje, nego kod hlađenja tečnošću, te su zbog toga ovi dijelovi motora termički više opterećeni.

11 Ranko Dučić; Drumska prevozna sredstva ( III dio ); Saobraćajni fakultet; Sarajevo 1984.god; str. 209,21012 http://auto.web1000.com/nacin_hladjenja.htm

17

Slika 12. Hlađenje zrakom preko rashladnih rebara

Hlađenje motora se može podjeliti na:

hlađenje prirodnom cirkulacijom vazduha hlađenje prinudnom cirkulacijom vazduha

1.4.1. Hlađenje prirodnom cirkulacijom vazduha

Hlađenje prirodnom cirkulacijom vazduha najviše se primjenjuje na motociklima. Ovakvo hlađenje primjenjuje se i na manjim stabilnim motorima.

Slika 13. Motori sa prirodnom cirkulacijom vazduha

18

1.4.2. Hlađenje prinudnom cirkulacijom vazduha

Hlađenje pri prinudnoj cirkulaciji vazduha je najrasprostranjeniji način hlađenja vazduhom, a najvažniji i osnovni dio je turbina koja dobija pogon od radilice. Ti motori su napravljeni od legure aluminijuma, površina im je orebrena čime se postiže bolje hlađenje.

Da bi se vazduh pravilno usmjerio služe limeni skretači ( deflektori ). Na slici br. 15 prikazan je šematski sistem vazdušnog hlađenja četveroci – lindričnog rednog motora. Vazduh koji iz vanjske atmosfere uvlači ventilator (1) transportuje se u limeni oklop motora ( 2 ) odakle ulazi u deflektore ( 3 ) postavljene oko cilindrara i sa suprotne strane izlazi pravolimeni omotač odakle se odvodi u atmosferu.13

1 – ventilator

2 – limena obloga

3 – skretači ( deflektori )

Slika 14. Sistem vazdušnog hlađenja

1.4.3. Karakteristike vazduhom hlađenih motora

Dobre strane vazduhom hlađenih motora su sljedeće:

motor je pouzdaniji u radu, dobro podnose veće temperaturne razlike, motor ima duži vijek trajanja ( nema korozije motora ), teže se pregrijavaju i brže dostižu radnu temperaturu.

Nedostaci ovih motora su sljedeći:

motor je bučniji zato što je veći zazor između klipa i cilindra, u zimskom periodu je slabije zagrijavanje kabinskog prostora, turbina oduzima dosta snage motoru od 8 do 12% i

13 Ranko Dučić; Drumska prevozna sredstva ( III dio ); Saobraćajni fakultet; Sarajevo 1984.god; str. 211

19

hlađenje motora je neravnomjerno. 1.4.4 Princip održavanja sistema za hlađenje zrakom

Za razliku od sistema koji za hlađenje koristi tekućinu, sistem koji za hlađenje koristi zrak dosta je jednostavniji i ne zahtjeva stalne inspekcije kako bi se utvrdila ispravnost sistema za hlađenje. Po zapremini je dosta manji, ima manje elemenata u samom sistemu, stoga je dosta pouzdaniji sa gledišta kvarova.

Ukoliko se radi o prinudnoj cirkulaciji zraka, treba obratiti pažnju da li zrak koji se prinudno dovodi na određene dijelove motora crikuliše u pravom smijeru i predviđenim intenzitetom, to je ključni problem ovih sistema.

Kod prirodne cirkulacije, sistem je jako jednostavan i zahtjeva minimalna održavanja i inspekcije.

1.5. UPOREĐIVANJE VODENOG I ZRAČNOG SISTEMA HLAĐENJA MOTORA

Ako se vrši poređenje instalacija za hlađenje motora sa tečnošću i zrakom moguće je istaći prednosti sistema vodenog hlađenja i to:

Lakše je startovanje motora pri niskim temperaturama okolnog zraka, zbog mogućnosti lakšeg i bržeg predhodnog zagrijavanja tečnosti i manjih zazora između klipa i cilindra.

Ravnomjernije i intenzivnije hlađenje motora, zbog čega su temperature cilindara i glave manje.

Mogućnost spajanja više cilindara u jednu cjelinu (cilindarski blok). Jednostavnija kompozicija motora. Manji šum motora u radu. Kod višecilindričnih motora kod kojih je primijenjeno vodeno hlađenje u odnosu na

isti broj cilindara zrakom hlađenih postiže se smanjenje dužine motora za oko 25% zbog manjeg rastojanja između ose cilindra.

Snaga koja se troši na hlađenje kod vodenog hlađenja je Ph1 = (2 - 9)% Pe, a kod hlađenja zraka Ph1 = (3,5 – 13)% Pe.

Nedostatci vodenog hlađenja u odnosu na zračno su:

Komplikovan sistem za hlađenje koje traži održavanje. Potreba za sredstvom za hlađenje pri različitim atmosferskim uticajima i njena

kontrola u toku eksploatacije. Opasnost od curenja i zamrzavanja. Pojava stvaranja kamenca i taloga. Pojava korozije i kavitacije.14

14 Ivan Filipović; Cestovna vozila; Fakultet za saobraćaj i komunikacije; Sarajevo 2002.god; str. 234

20

2. Z A K LJ U Č A K

Sistem za hlađenje motora je veoma bitan elemenat kod svakog motora SUS. U principu treba težiti da se sistemom hlađenja odvede iz motora što je moguće manje toplote jer su motori SUS posmatrano sa energetskog stanovišta neekonomični.

Iako nismo detaljno obradili u seminarskom radu,zprvenstveno sam se bazirao na eksterne sisteme hlađenja motora, ipak treba naglasiti da ulje u sistemu za podmazivanje ima važnu ulogu u procesu hlađenja motora, tako što ulje koje podmazuje sistem motora istovremeno i hladi elemente tog sistema. Opšte nam je poznato da je ulje smješteno u karteru motora, koji se nalazi na donjem djelu motora, kod kojeg je često vanjski oblik orebren što poboljšava hlađenje ulja strujanjem zraka.

Odvođenje toplote koje osigurava zadovoljavajuće temperaturne uslove prilikom normalne eksploatacije motora obavlja se vanjskim i unutrašnjim hlađenjem. Danas se najčešće primjenjuju sistemi indirektnog hlađenja ili hlađenje tečnostima.

Ovakvo hlađenje ima prednosti u odnosu na indirektno hlađenje zbog mogućnosti sprečavnja lokalnih pregrijavanja motora, kao i održavanja toplotnog režima, koji je jako bitan za ukupno iskorištenje motora.

Sistem vodenog hlađenja bazira se na principu postojanja posrednika u prenosu toplote, a pošto je kod rashladne tekućine, koja je u ovom slučaju posrednik i prenosi toplotu, najzastupljenija voda, sistem je nazvan vodeno hlađenje. Veoma važnu ulogu sistema za hlađenje tečnošću imaju elementi ovog sistema, a to su vodena pumpa, termostat, ventilator i hladnjak; svaki od ovi elemenata mora biti u svakom trenutku ispravan da bi ovaj sistem funkcionisao. Kvar bilo kojeg elementa može dovesti do neželjenih posljedica, kao što su pregrijavanje motora a samim tim do iskrivljenja pojedinih dijelova motora.

Pored toga treba naglasiti da je jako bitno pravovremeno i kvalitetno servisiranje svih elemenata sistema hlađenja. Prije svega misli se na otklanjanje bilo kakvih šupljina i curenja same rashladne tekućine, u pravilu sistem hlađenja vodom mora biti hermetički zatvoren, uključujući i bocu tj spremnik rashladne tekućine.

Korištenje adekvatne tečnosti i aditiva, osigurava se kvalitetno podmazivanje svih elemenata za hlađenje, zadržavanje idealne radne temeprature, spriječavanje nastajanja kamenca i hrđe na cjelokupnom sistemu kao i spriječavanje smrzavanja cjelokupne rashladne tekućine u zimskom periodu kada su niske temperature, stoga je kvalitelitet rashladne tekućine koji se koristi jako bitan u ovom segmentu, i održavanje rashladnog sistema je jednako bitno kao i svi ostali sistemi na automobilu.

21

3 . LITERATURA

Ivan Filipović; Cestovna vozila; Fakultet za saobraćaj i komunikacije; Sarajevo 2002.god

Ranko Dučić; Drumska prevozna sredstva ( III dio ); Saobraćajni fakultet; Sarajevo 1984.god

Ranko Dučić; Drumska prevozna sredstva ( slike ); Saobraćajni fakultet; Sarajevo 1985.god

Ivan Bizjak; Knjiga o autu; Založba mladinska knjiga; Ljubljana 1978.god

Internet: www.google.com – pretraga www.pobjeda-tesanj.ba

http://auto.web1000.com/hladjenje_motora.htm

http://auto.web1000.com/nacin_hladjenja.htm

22